CPT – тот баспайтын болаттар мен никель қорытпаларының коррозиясының маңызды температурасы

CPT ( критикалық түйіршіктеу температурасы) - тот баспайтын болаттардың, дуплексті болаттардың, супердуплексті болаттардың және никель қорытпаларының хлоридті ортада локализацияланған коррозияға төзімділігін бағалау үшін қолданылатын ең маңызды параметрлердің бірі. Ол белгілі бір сынақ жағдайларында түйіршіктеу коррозиясы пайда болуы және тұрақты дамуы мүмкін температурадан жоғары температураны анықтайды.

CPT теңіз суында, тұзды суларда, химиялық зауыттарда, жылу алмастырғыштарда, тұщыландыру қондырғыларында, теңіз өнеркәсібінде және хлоридтер мен жоғары температуралар бар басқа орталарда пайдалануға арналған материалдарды салыстыру үшін әсіресе пайдалы.

Материалдың химиялық құрамына негізделіп есептелетін PREN индексінен айырмашылығы , CPT эксперименттік жолмен анықталуы мүмкін. Бұл оған тек қорытпа құрамын ғана емес, сонымен қатар үлгіні дайындау және сынау әдісіне байланысты микроқұрылымның, термиялық өңдеудің және бетінің жағдайының әсерін де ескеруге мүмкіндік береді.

CPT нені білдіреді?

CPT - материалдың пассивті қабаты жергілікті зақымданудың дамуын тиімді түрде шектей алатын күйден тұрақты шұңқырлардың пайда болуына қолайлы жағдайларға ауысумен байланысты температура. CPT-ден төмен пассивті қабаттағы жергілікті бұзылулар қайта пассивті болуы мүмкін. Критикалық температуралық жағдайлардан тыс тұрақты шұңқырдың пайда болу ықтималдығы күрт артады.

Дегенмен, бұл материалдың әрбір ортада қолданылатын бірыңғай абсолютті CPT мәні бар дегенді білдірмейді. Нәтиже, басқалармен қатар, мыналарға байланысты:

• хлорид иондарының концентрациясы,
• ерітіндінің рН мәні,
• электрохимиялық потенциал,
• зерттеу әдісі,
• экспозиция уақыты,
• бетінің жағдайы мен кедір-бұдырлығы,
• материалдың микроқұрылымы,
• жылумен өңдеу,
• металл емес тұнбалар мен қоспалардың болуы,
• дәнекерлеу және жылу әсер ететін аймақтың жағдайы.

Сондықтан, әдебиетте келтірілген CPT мәндері әрқашан зерттеу әдісі мен шарттарымен бірге түсіндірілуі керек.

Неліктен температураның жоғарылауы коррозия қаупін арттырады?

Тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділігі, ең алдымен, жұқа, хромға бай пассивті қабаттың болуына байланысты. Хлоридтері бар ортада бұл қабат жергілікті түрде зақымдалуы мүмкін. Температураның жоғарылауы электрохимиялық процестерді жеделдетеді және зақымдалған аймақтардың тиімді репасивациясына кедергі келтіруі мүмкін.

Тұрақты шұңқыр пайда болғаннан кейін, оның ішкі бөлігі қоршаған ерітіндіге қарағанда әлдеқайда агрессивті жергілікті ортаға айналады. Хлорид концентрациясы, металл иондарының гидролизі және жергілікті рН төмендеуі орын алады. Бастапқыда кішкентай шұңқырдың материалға тереңірек енуіне мүмкіндік беретін өзін-өзі қамтамасыз ететін механизм дамиды.

CPT және PREN – айырмашылығы неде?

PREN (Шұңқырға төзімділіктің эквиваленттік саны) - әртүрлі болаттар мен қорытпалардың шұңқырға төзімділігін бастапқыда салыстыру үшін қолданылатын индикатор. Ең жиі қолданылатын қатынас:

PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N

Кейбір қорытпалар мен құрамдар үшін модификацияланған формулалар да қолданылады, соның ішінде вольфрам да. Дегенмен, PREN негізінен химиялық құрамның функциясы болып табылады. Ол температура немесе коррозияға төзімділік сынағының тікелей нәтижесі емес.

Екінші жағынан, CPT - белгілі бір сынақ жағдайларында анықталатын параметр. Сондықтан, ұқсас PREN бар материалдар, әсіресе микроқұрылымы, өндіріс әдісі, термиялық өңдеу немесе бетінің жағдайы бойынша ерекшеленсе, әртүрлі CPT мәндерін көрсетуі мүмкін.

CPT қалай анықталады?

CPT әртүрлі зертханалық әдістерді қолдану арқылы анықталуы мүмкін. Ең жиі қолданылатындары - иммерсиялық сынақ және электрохимиялық әдістер. Сондықтан, CPT деректерін салыстырған кезде нәтижені алу үшін қолданылған процедураны тексеру маңызды.

ASTM G150 – Электрохимиялық CPT анықтау

ASTM G150 тот баспайтын болаттардың критикалық шұңқырлану коррозия температурасын анықтауға арналған электрохимиялық әдісті сипаттайды. Үлгі анықталған хлоридті электролитке орналастырылады және ерітінді температурасы бақыланатын түрде жоғарылаған кезде бекітілген потенциалда ұсталады. Тұрақты шұңқырлану коррозиясының дамуы ток тығыздығының тән жоғарылауына әкеледі.

Бұл әдіс материалдың кедергісін салыстырмалы түрде дәл салыстыруға мүмкіндік береді. Дегенмен, алынған температура кез келген қондырғыда материалдың рұқсат етілген максималды жұмыс температурасы деп саналмауы керек. Бұл нақты, жеделдетілген зертханалық сынақтың нәтижесі.

ASTM G48 – темір хлоридінің сынақтары

Жергілікті коррозияға төзімділікті бағалаудың тағы бір кең таралған әдісі - ASTM G48 стандарты бойынша сынау. Бұл әдіс өте агрессивті темір (III) хлориді ортасын пайдаланады. Стандарттағы жеке процедураларды, басқалармен қатар, шұңқырлар мен саңылаулардың коррозиясына төзімділікті бағалау және тиісті сынақ процедураларындағы сыни температураларды анықтау үшін пайдалануға болады.

ASTM G48 және ASTM G150 көмегімен алынған нәтижелер автоматты түрде баламалы деп саналмауы керек. Әртүрлі сынақ механизмдері, орталар және бағалау критерийлері әртүрлі сыни температура мәндеріне әкелуі мүмкін.

Таңдалған тот баспайтын болаттар мен никель қорытпаларын CPT салыстыруы

Шектік коррозия температурасы (ШТТ) тек материал түріне ғана емес, сонымен қатар қолданылатын сынақ әдісіне, ерітінді құрамына, беткі дайындыққа және нақты балқымаға да байланысты. Сондықтан, әртүрлі әдістерді қолдану арқылы алынған мәндерді тікелей салыстыруға болмайды. FeCl₃ ерітіндісіндегі ASTM G48 E әдісімен батыру сынағы мен ASTM G150 электрохимиялық сынағы арасындағы айырмашылық ерекше маңызды.

* Мәндер шамамен алынған немесе өнімнің түріне, беткі дайындыққа және нақты сынақ процедурасына байланысты. ** 926 қорытпасы үшін өндіруші VDM 10% FeCl₃ 6H₂O ерітіндісінде шамамен 72°C көрсетеді; бұл мән ASTM G48 E стандартына сәйкес алынған нәтижемен тікелей теңестірілмеуі керек. *** C-276 класындағы никель қорытпалары үшін тот баспайтын болаттар үшін жасалған классикалық PREN формуласының салыстырмалы мәні шектеулі. **** C-276 қорытпасына арналған Никель институтының техникалық әдебиетінде 10% FeCl₃ ерітіндісінде 100°C-тан жоғары CPT мәні көрсетілген.

Кестеде жергілікті коррозияға төзімділіктің артуымен CPT-нің артуының айқын үрдісі көрсетілген. Танымал 316L болат жоғары қорытпалы 904L, дуплексті 2205, супердуплексті 2507 және 6Mo болаттарынан айтарлықтай төмен. 254 SMO, 926 қорытпасы және жоғары қорытпалы никель материалдары ерекше жоғары төзімділікті көрсетеді.

Сонымен қатар, кестеде сынақ әдісін көрсетпей CPT мәнін беру қате қорытындыларға әкелуі мүмкін екендігі көрсетілген. 254 SMO үшін ASTM G48 E әдісіне сәйкес типтік CPT мәні шамамен 65°C құрайды, ал ASTM G150 электрохимиялық сынағында ол шамамен 85–87°C жетуі мүмкін. Бұл материал қасиеттерінің өзгеруін көрсетпейді – айырмашылық негізінен әртүрлі сынақ жағдайлары мен әдістеріне байланысты.

Сондықтан CPT материалды қауіпсіз пайдалану үшін абсолютті максималды температура ретінде емес, белгілі бір сынақ процедурасына қатысты салыстырмалы параметр ретінде қарастырылуы керек.

Хромның, молибденнің және азоттың CPT-ге әсері

Хром (Cr) негізінен тот баспайтын болаттың пассивті қабат түзу қабілетіне жауап береді. Хром мөлшерін арттыру, әдетте, бұл қабаттың тұрақтылығын және коррозияға төзімділігін жақсартады.

Молибден (Mo) хлоридті ортада жергілікті коррозияға төзімділікте ерекше маңызды рөл атқарады. Осы себепті, құрамында молибден бар 316L болат 304L-ге қарағанда шұңқырлы коррозияға айтарлықтай жоғары төзімділік көрсетеді, ал 6Mo болаттары айтарлықтай жоғары төзімділік деңгейіне жетеді.

Азот (N) шұңқырлы коррозияға төзімділікті айтарлықтай арттырады және қазіргі заманғы дуплексті, супердуплексті және жоғары легирленген аустениттік болаттардың маңызды құрамдас бөлігі болып табылады.

Беткі жағдайдың CPT-ге әсері

Беттің жағдайы CPT сынағының нәтижелерін айтарлықтай өзгертуі мүмкін. Тегістелген, жылтыратылған, ойылған немесе электрожылтыратылған бет илектелген, өңделген немесе дәнекерленген беттен өзгеше болуы мүмкін.

Кедір-бұдырлық, темірдің ластануы, оксид қалдықтары, термиялық шкала, дәнекерлеу түсінің өзгеруі және пассивті қабаттың жергілікті зақымдануы маңызды факторлар болуы мүмкін. Сондықтан, әртүрлі көздерден алынған CPT мәндерін салыстырған кезде, үлгі бетін дайындау әдісін де ескеру маңызды.

Дәнекерлеудің CPT-ге әсері

Дәнекерлеу жергілікті жерде коррозияға төзімділікті төмендетуі мүмкін. Бұл дәнекерлеу металының өзіне де, жылу әсер ететін аймаққа да қатысты. Жоғары температура микроқұрылымдық өзгерістерге, фазалық құрамдағы жергілікті айырмашылықтарға және тұнбалардың пайда болуына әкелуі мүмкін, бұл коррозияға төзімділікке әсер етеді.

Бұл әсіресе дуплексті және супердуплексті болаттарда маңызды, мұнда қажетті қасиеттерге жету үшін тиісті феррит пен аустенит мөлшері өте маңызды. Дұрыс таңдалмаған дәнекерлеу параметрлері негізгі материалдың жоғары номиналды PREN-іне қарамастан, жергілікті кедергінің нашарлауына әкелуі мүмкін.

Сондай-ақ, дәнекерлеу кезіндегі түссіздену мен оксидтерді дұрыс кетіру және қолдану орнына байланысты бетті маринадтау және пассивтеу маңызды.

CPT және CCT – екі түрлі сыни температура

CPT-ден басқа, CCT (критикалық саңылау температурасы) тұжырымдамасы да қолданылады.

Саңылау коррозиясы классикалық шұңқыр коррозиясына қарағанда қолайсыз жергілікті жағдайларда дамуы мүмкін. Осы себепті, сол материал үшін CCT мәні әдетте CPT-ден төмен болады. Бұл фланецтерді, төсемдерді, қабаттасуды, бұрандаларды және тар саңылауларды тудыратын басқа да аймақтарды қамтитын құрылымдарда айтарлықтай практикалық салдарға әкеледі.

CPT болаттың максималды жұмыс температурасын көрсете ме?

Жоқ. Бұл CPT түсіндірмесінің ең маңызды шектеулерінің бірі. Зертханада анықталған шекті шұңқырлау коррозиясының температурасы материалдың ең қауіпсіз жұмыс температурасына тең емес.

Компоненттің нақты кедергісі қоршаған орта құрамына, хлорид концентрациясына, рН мәніне, оттегімен қанығуына, орта ағынына, электрохимиялық потенциалға, шөгінділер мен жарықтардың болуына, кернеулерге, температураға және әсер ету уақытына байланысты. Сондықтан, CPT негізінен белгілі бір жағдайларда материалдардың салыстырмалы кедергісін бағалауға мүмкіндік беретін салыстырмалы параметр болып табылады.

Неліктен әртүрлі дереккөздер хабарлаған CPT мәндері әртүрлі болуы мүмкін?

Бірдей болат маркасы үшін әртүрлі CPT мәндерін техникалық әдебиеттерден табуға болады. Бұл міндетті түрде қатені білдірмейді. Әртүрлі сынақ әдістерін, әртүрлі сынақ ерітінділерін, бетті дайындауды, балқыманың нақты құрамын, температураның өсу жылдамдығын және тұрақты шұңқыр коррозиясын бастау үшін қабылданған критерийді қолданудан айырмашылықтар туындауы мүмкін.

Осы себепті, екі CPT мәнін салыстыру, олар бірдей әдіспен және салыстырмалы сынақ жағдайларында анықталған кезде ең мағыналы болады.

Практикалық материалды таңдаудағы CPT

Хлоридтерге ұшыраған қолданбаларда тек «тот баспайтын болат» терминіне негізделген материалды таңдау жеткіліксіз. Кәдімгі 304L немесе 316L болаттар мен 6Mo немесе супердуплексті болаттар арасындағы айырмашылық айтарлықтай болуы мүмкін.

Материалды таңдағанда, бір уақытта талдау жасаған жөн:

• түрі және нақты химиялық құрамы,
• ПРЕН,
• CPT және CCT нәтижелері қолжетімді,
• хлорид концентрациясы,
• жұмыс температурасы,
• қоршаған ортаның рН деңгейі,
• жарықтар мен шөгінділердің болуы,
• орташа ағын жағдайлары,
• бетінің жағдайы,
• дәнекерлеу технологиясы және дәнекерлеуден кейінгі өңдеу.

PREN материалдарды таңдау үшін өте жақсы алғашқы құрал бола алады, ал CPT олардың коррозияға қолайлы жағдайларда әрекет етуі туралы қосымша ақпарат береді.

CPT – Критикалық түйіршіктену температурасы – белгілі бір сынақ жағдайлары үшін анықталған критикалық түйіршіктену коррозия температурасы. Бұл параметр хлоридті ортада пайдалануға арналған тот баспайтын болаттарды, дуплексті, супердуплексті және жоғары қорытпалы материалдарды салыстыру үшін әсіресе пайдалы.

CPT-ны PREN-мен немесе материалдың рұқсат етілген ең жоғары жұмыс температурасымен шатастырмау керек. PREN негізінен химиялық құрамнан туындайтын әлеуетті кедергіні сипаттайды, ал CPT нәтижесі белгілі бір материалдың нақты әрекетін, оның микроқұрылымын және белгілі бір сынақ процедурасындағы бетінің жағдайын көрсетуі мүмкін.

Жергілікті коррозия қаупі жоғары қолданбаларда ең сенімді бағалау кезінде химиялық құрам, PREN, CPT және CCT сынақ нәтижелері және қондырғының нақты жұмыс жағдайлары бір мезгілде ескерілуі керек.

Болат пен металдардың коррозиясының түрлері

Болат пен металдардың біркелкі коррозиясы
Тот баспайтын болаттардың шұңқырлы коррозиясы
Тот баспайтын болаттардың саңылау коррозиясы
Тот баспайтын болаттың аралық түйіршік коррозиясы
Стресстік коррозиялық крекинг SCC
Гальваникалық коррозия
Эрозиялық коррозия
Кавитация коррозиясы
Коррозиядан шаршау
Қабат коррозиясы
Микробиологиялық коррозия MIC
Жоғары температуралы коррозия

Коррозияның қоршаған ортаға байланысты жіктелуі

Теңіз коррозиясы – теңіз суындағы болат пен металдардың коррозиясы
Атмосфералық коррозия
Жердің коррозиясы
Тұщы және өнеркәсіптік судағы коррозия
Хлоридті ортадағы коррозия
Қышқыл ортадағы коррозия
Сілтілі ортадағы коррозия
Газдардағы және пайдаланылған газдардағы коррозия
Ағынды сулар мен кәріз жүйелеріндегі коррозия
Химиялық және мұнай-химиялық ортадағы коррозия

Ұқсас тақырыптар

CPT – тот баспайтын болаттар мен никель қорытпаларының коррозиясының маңызды температурасы
PREN – тот баспайтын болаттың коррозияға төзімділік индексі
CCT – тот баспайтын болаттар мен никель қорытпаларының критикалық саңылау коррозиясының температурасы